unordered_map是C++标准库中的一个关联容器,用于存储键-值对,其实现原理是基于哈希表。
哈希表是一种通过将键映射到数组索引来实现快速查找的数据结构。具体实现步骤如下:
- 创建一个桶数组(bucket array),每个桶中存储一个链表(bucket list)。
- 当插入一个键-值对时,首先通过哈希函数将键映射到一个索引值,然后将键-值对插入对应桶的链表中。
- 在查找一个键的过程中,首先通过哈希函数计算键对应的索引值,然后在对应桶的链表中查找目标键。
- 如果发生冲突(两个不同的键映射到同一个索引值),则通过链表解决冲突。新插入的键-值对会添加到链表的头部,这样可以保证在查找时,最近插入的键-值对先被查找到。
- 当桶数组的负载因子(load factor)超过某个阈值(比如0.75)时,会触发扩容操作。扩容时,会创建一个更大的桶数组,并将原有的键-值对重新插入到新的桶数组中。
通过使用哈希表作为底层数据结构,unordered_map能够提供快速的插入、查找和删除操作,平均时间复杂度为O(1)。然而,由于哈希冲突的存在,最坏情况下,查找操作的时间复杂度为O(n),其中n为unordered_map中的元素个数。